《无机化学》课程PPT教学课件（医学及相关专业，实验讲稿）氧化还原与电化学

医用化学（无机）实验教案 重庆医科大学

医用化学（无机）实验教案 重庆医科大学

实验十二氧化还原与电化学 实验目的 掌握电极的本性对氧化还原反应的影响 熟悉反应物浓度及介质对氧化还原反应的影响 3 了解氧化态、还原态浓度的变化对电极电势的影响 ●●0●

了解氧化态、还原态浓度的变化对电极电势的影响 熟悉反应物浓度及介质对氧化还原反应的影响 掌握电极的本性对氧化还原反应的影响 实验十二 氧化还原与电化学 实验目的 1 2 3 一

二、实验原理 ·电极电势()的大小表示电对中氧化态或还原态物质得失电子的能力。 对于一给定电极反应：Ox+ne Red,在25C(298K)时，按Nernst 方程可表示为： 298Rn[O] 0.05916.[0x] nF Red] n Re d] ·温度、电极的本性和电极反应中物质的浓度都是影响电极电势的因 素。 在一定温度下，电对的越大，氧化态物质的氧化能力越强；电对 的φ越小，则其还原态物质的还原能力越强。氧化还原反应自发进 行的方向，总是由两电对中电极电势较高的氧化态氧化电极电势较 低的还原态。所以，自发进行的氧化还原反应的方向，可由比较电 对的电极电势的大小加以判断，即： P氧化剂>P还原剂 ●●●●

二、实验原理 • 电极电势()的大小表示电对中氧化态或还原态物质得失电子的能力。 对于一给定电极反应：Ox+ne Red，在25℃(298K)时，按Nernst 方程可表示为： • • 温度、电极的本性和电极反应中物质的浓度都是影响电极电势的因 素。 • 在一定温度下，电对的 越大，氧化态物质的氧化能力越强；电对 的 越小，则其还原态物质的还原能力越强。氧化还原反应自发进 行的方向，总是由两电对中电极电势较高的氧化态氧化电极电势较 低的还原态。所以，自发进行的氧化还原反应的方向，可由比较电 对的电极电势的大小加以判断，即： [Re ] [ ] lg 0.05916 [Re ] [ ] ln 298 d Ox d n Ox nF R = + = +       氧化剂   还原剂

三、实验仪器与试剂 仪器 50mL烧杯，5cm表面皿，8cm表面皿，伏特计，锌电 极片，铜电极片，导线、试管，盐桥 0.1mol-L-1 K3[Fe(CN)6],6mol-L-1 HAc,6mol-L-1 试剂 NaOH,2moL1HNO3,浓HNO3,浓NH3H2O, CCl4(C.P.),饱和碘水，饱和溴水，0.01moL1邻 菲咯啉，红色石蕊试纸 ●●0●

三、实验仪器与试剂 仪器 试剂 50mL烧杯，5cm表面皿，8cm表面皿，伏特计，锌电 极片，铜电极片，导线、试管，盐桥 0.1mol·L-1 K3 [Fe(CN)6 ]，6mol·L-1 HAc，6mol·L-1 NaOH，2mol·L-1 HNO3，浓HNO3，浓NH3·H2O， CCl4 (C.P.)，饱和碘水，饱和溴水，0.01mol·L-1 邻 菲咯啉，红色石蕊试纸 Creativity

四、实验操作 ·1.电极电势与氧化还原反应 (1)取溶液0.1molL1KI溶液10滴，加入0.1moL1FeCl3溶液 2滴，混匀，加入CC1410滴，充分振荡，观察CCl4层的颜色 变化。然后加入5mL蒸馏水及0.1mol-L-1K3IFe(CN)6]溶液2 滴，观察水层颜色变化①。 ·(2)用0.1moL-KBr溶液代替KI溶液，进行上述实验，反应 能否发生（是否有明显变化）？为什么？ (3)分别用饱和碘水和饱和溴水3滴与0.1moL-1FeS0,溶液6 滴作用，振荡，观察溶液是否褪色②。 根据以上实验，定性比较三电对的电极电势相对大小，并从 教材上查表比较，以此说明电极电势与氧化还原反应的关系。 ●0●●

四、实验操作 • 1. 电极电势与氧化还原反应 • (1) 取溶液0.1mol·L-1KI溶液10滴，加入0.1mol·L-1FeCl3溶液 2滴，混匀，加入CCl410滴，充分振荡，观察CCl4层的颜色 变化。然后加入5mL蒸馏水及0.1mol·L-1K3 [Fe(CN)6 ]溶液2 滴，观察水层颜色变化①。 • (2) 用0.1mol·L-1KBr溶液代替KI溶液，进行上述实验，反应 能否发生(是否有明显变化)？为什么？ • (3) 分别用饱和碘水和饱和溴水3滴与0.1mol·L-1FeSO4溶液6 滴作用，振荡，观察溶液是否褪色②。 • 根据以上实验，定性比较三电对的电极电势相对大小，并从 教材上查表比较，以此说明电极电势与氧化还原反应的关系

四、实验操作 ·2.介质对氧化还原反应的影响 ·（1)取0.1moL1FeS04溶液10滴，加0.01molL1邻菲咯 啉溶液10滴，振荡，待溶液变为桔红色后，加入 0.1molL-1KC1O3溶液4滴5滴，观察有无变化？再边振 荡边滴加3moL1H2SO4,有何变化？在这一氧化还原反 应中H2SO4起何作用？ (2)向两支各盛有10滴0.1molL-1KBr溶液的试管中，分别 加入10滴3moL-1H2SO4溶液和10滴6molL-1HAc溶液， 然后往这两支试管中各滴入1滴~2滴0.01molL1KMnO。 溶液，振摇，比较两溶液褪色的快慢。写出反应方程式并 作简要解释。 ●●●●

四、实验操作 • 2. 介质对氧化还原反应的影响 • (1) 取0.1mol·L-1FeSO4溶液10滴，加0.01mol·L-1 邻菲咯 啉溶液10滴，振荡，待溶液变为桔红色后，加入 0.1mol·L-1KClO3溶液4滴～5滴，观察有无变化？再边振 荡边滴加3mol·L-1 H2SO4，有何变化？在这一氧化还原反 应中H2SO4起何作用？ • (2) 向两支各盛有10滴0.1mol·L-1KBr溶液的试管中，分别 加入10滴3mol·L-1 H2SO4溶液和10滴6mol·L-1HAc溶液， 然后往这两支试管中各滴入1滴～2滴0.01mol·L-1 KMnO4 溶液，振摇，比较两溶液褪色的快慢。写出反应方程式并 作简要解释

四、实验操作 ·3.浓度对氧化还原反应的影响 (1)浓度对电极电势及电池电动势的影响 1)测出图3-1原电池两极间的电势差（原电池的电 势) 2)在盛有CuSO4的烧杯中边搅拌边滴加浓氨水， 直至沉淀完全溶解，与另一未加浓氨水的 ZnSO/Zn电极组成原电池，测量该原电池两 极间的电势差 ZnS04 CuS04 3)在盛有ZnSO4的烧杯中边搅拌边滴加浓氨水， 图3-1原电池示意图 直至沉淀完全溶解，与另一未加浓氨水的 CuSO,/Cu电极组成原电池，测量该原电池的 电动势 比较以上三次所测电势差（原电池之电动势）， 归纳出浓度对电极电势的影响

四、实验操作 • 3. 浓度对氧化还原反应的影响 (1) 浓度对电极电势及电池电动势的影响 1）测出图3-1原电池两极间的电势差(原电池的电动 势) 2）在盛有CuSO4的烧杯中边搅拌边滴加浓氨水， 直至沉淀完全溶解 ,与另一未加浓氨水的 ZnSO4 /Zn电极组成原电池，测量该原电池两 极间的电势差 3）在盛有ZnSO4的烧杯中边搅拌边滴加浓氨水， 直至沉淀完全溶解，与另一未加浓氨水的 CuSO4 /Cu电极组成原电池，测量该原电池的 电动势 比较以上三次所测电势差(原电池之电动势)， 归纳出浓度对电极电势的影响。 图3-1原电池示意图

四、实验操作 ·(2)浓度对氧化还原产物的影响 向两支装有少量锌粒的试管分别加入2mL浓HNO3和2mL 2 mol-L-1HNO3溶液，比较二者所发生的现象，并用气室 法（见实验“配位化合物的生成和性质”）检验稀HNO3被 Zn还原的产物中是否有NH4生成。 ·Zn+4HNO3(浓)=Zn(NO3)2+2NO2↑+2H2O ·Zn+10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O ●●●●

四、实验操作 • (2) 浓度对氧化还原产物的影响 • 向两支装有少量锌粒的试管分别加入2mL浓HNO3和2mL 2mol·L-1HNO3溶液，比较二者所发生的现象，并用气室 法(见实验“配位化合物的生成和性质”)检验稀HNO3被 Zn还原的产物中是否有NH4 + 生成。 • Zn + 4HNO3 (浓) = Zn(NO3 )2 + 2NO2 + 2H2O • Zn + 10HNO3 (稀) = 4Zn(NO3 )2 + NH4NO3 + 3H2O

1 2 实验过程中，各 实验过程中现象观 物质的取量要 察要仔细 准确 五、操作要点和注意事项 ●●●●

1 2 实验过程中，各 物质的 取量要 准确 实验过程 中现象观 察要仔细 五、 操作要点和注意事项

1、影响电极电势的 2、氧化还原反应进 因素有哪些？ 行的方向由什么因 素决定？ 六、思考题 ●●●●

1、影响电极电势的 因素有哪些？ 2、氧化还原反应进 行的方向由什么因 素决定？ 六、思考题